Ha conseguido
identificar las dinámicas de los circuitos genéticos de Pseudomonas
protegens, una bacteria presente en el suelo con propiedades
medioambientales únicas en el control biológico de patógenos vegetales
Hortoinfo.- 18/03/2026
Un equipo de
investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC),
organismo adscrito al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, ha
conseguido identificar las dinámicas de los circuitos genéticos de Pseudomonas
protegens, una bacteria presente en el suelo con propiedades
medioambientales únicas en el control biológico de patógenos vegetales. Este
conocimiento es clave para lograr la utilización de esta especie bacteriana
como herramienta biotecnológica en ecosistemas de suelos, lo que se conoce como
su domesticación. Los resultados, publicados en Cell Systems, han sido
obtenidos en el Laboratorio de Biocomputación del Centro Nacional de
Biotecnología (CNB-CSIC) mediante técnicas de computación viva, una metodología
transdisciplinar que programa bacterias desde una lógica computacional.
La base de la biología
sintética es la modificación de microorganismos naturales para conseguir
funciones celulares nuevas con aplicaciones biotecnológicas como la degradación
de compuestos tóxicos o la producción de compuestos con usos industriales. Aunque
habitualmente se utilizan bacterias “modelo” que crecen fácilmente en
condiciones de laboratorio, es fundamental poder utilizar las bacterias que
crecen en los lugares concretos en los que se quiere implementar su uso. El
trabajo dirigido por Ángel Goñi-Moreno, investigador del CSIC en el CNB y con
la participación del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas, detalla el
proceso de domesticación de P. protegens y el funcionamiento de los circuitos
genéticos en esta especie.
Escherichia
coli es una de las bacterias más utilizadas como
herramienta en biología sintética por el amplio conocimiento del funcionamiento
de los sistemas de regulación génica. Otras especies bacterianas como Bacillus
subtilis o Pseudomonas putida también se están domesticando con
éxito. Sin embargo, “la comparación de los datos de distintas especies muestra
que no se puede extrapolar lo aprendido en una especie a las demás, el contexto
celular de cada especie es importante para el funcionamiento de un gen
concreto” explica Goñi-Moreno. “Una misma secuencia genética se comporta de
distinta manera en función de la presencia de distintos elementos reguladores
en cada especie, de ahí la necesidad de probar su funcionamiento en cada
especie, y poder aprovechar esta especificidad, que puede proporcionar ventajas
en diversos ámbitos de aplicación”, añade.
P. protegens es un microorganismo típico del suelo con un
metabolismo extremadamente versátil, y que puede aislarse de raíces de varias
especies de plantas. Esta especie tiene un alto valor medioambiental, ya que
produce compuestos activos contra diversos patógenos de las plantas. Además de
proteger eficazmente las raíces de las plantas contra hongos fitopatógenos,
también es tóxica para algunos insectos. De ahí el interés del equipo por
domesticar esta especie. Utilizando una biblioteca de circuitos de regulación genética
conocidos en otras bacterias, los investigadores han logrado caracterizar su
comportamiento en P. protegens.
“A partir de datos del
funcionamiento de distintas redes en distintos organismos y del uso de modelos
matemáticos complejos, hemos llegado a predecir el comportamiento de nuevas
redes y de genes que insertamos en el sistema,” señala Pablo Japón, investigador
del CSIC en el CNB. Por su parte, Juan Rico, también investigador del CSIC en
el CNB detalla: “Nuestro trabajo en investigación básica está permitiendo
desarrollar nuevas herramientas que actúan como ‘chasis’ para aplicaciones
medioambientales, como la producción de compuestos o la biorremediación”.
Lógica
computacional con material vivo
La computación clásica
buscaba la manera de procesar información y convertirla en otra distinta. Con
esa base tecnológica se han construido ordenadores capaces de realizar
operaciones lógicas basándose en chips de silicio, pero ese tipo de sustrato no
es el único posible para la computación. El laboratorio de Biocomputación
dirigido por Ángel Goñi-Moreno tiene como objetivo la utilización de material
vivo, bacterias, para procesar información biológica, ya que el ADN es un
sistema de almacenamiento de información que se puede utilizar para procesar
información y generar una respuesta en el entorno.
A la pregunta de cómo se
utiliza una bacteria para hacer computación, Goñi-Moreno explica: “No se trata
de enviar un correo electrónico con una bacteria”. Los ordenadores
convencionales no pueden usar de manera fiable información probabilística, los
cuánticos sí, pero son de difícil manejo. En cambio, las redes de regulación
génica manejan información probabilística de manera natural, a temperatura
ambiente y de forma más optima que la tecnología convencional de silicio. Solo
hay que pensar en qué tipo de procesos de información son adecuados para usar
sustratos biológicos y un claro ejemplo es el medio ambiente”.
“Por ejemplo, pensemos
en utilizar la temperatura como información, la capturas con un termostato
conectado a un ordenador y regulas la temperatura de una habitación. En un
microorganismo, se puede producir una proteína sensible al calor, al alcanzar
el entorno una temperatura X, esa proteína actúa como interruptor o señal para
activar la producción de un compuesto concreto que te dice el cambio de
temperatura que ha ocurrido y en que circunstancia”, añade el investigador. Los
resultados de este trabajo mejoran las posibilidades de aplicación de este
“chasis” bacteriano poco convencional en ecosistemas ambientales.
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